摘要
N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine,m6A)是真核生物mRNA上最丰富、最普遍的修饰方式。m6A通过调控mRNA的稳定性、翻译效率以及pre-mRNA剪接等，对多种生命过程发挥关键性调控作用。mRNAm6A读码器（reader）能特异性识别并结合mRNA的m6A位点，介导m6A调控mRNA，从而决定经m6A修饰的靶标mRNA的命运。因此，研究reader对揭示mRNAm6A的分子调控机制具有重要意义。 目前已证实的reader为含有YTH（YT521Bhomology）保守结构域的YTH蛋白。但迄今植物中YTH蛋白的研究相对较少，对其功能还缺乏了解。作为研究果实发育与成熟调控的重要模式植物，番茄中YTH蛋白的研究还未见报道。 本研究通过生物信息学技术系统分析了番茄中的SlYTH基因家族，并明确了各个基因的表达特征。进一步通过基因编辑技术敲除SlYTH1，对SlYTH1的生物学功能进行鉴定。主要研究结果如下： （1）采用同源比对技术从番茄基因组数据库中获得9个SlYTH基因；PCR扩增分离并经测序验证发现，SlYTH1和SlYTH6的真实序列分别比其预测序列多45bp和少4bp，但依然能够编码完整的YTH蛋白；进化树分析表明，SlYTH基因家族的9个成员可分为YTHDF和YTHDC两个亚家族。 （2）生物信息学分析结果表明，SlYTH家族成员之间的基因结构存在较大差异，节段复制是SlYTH家族进化的主要方式；SlYTH蛋白具有高度保守的功能结构域和相似的空间结构；SlYTH家族基因的启动子含有多个激素响应元件和非生物胁迫响应元件。 （3）SlYTH家族基因的表达模式分析表明，在番茄的不同组织中，SlYTH基因在花和果实中表达高；在花的不同发育时期不同部位中，5个SlYTH基因表现出相似的动态表达模式，都在4dpa的雄蕊中的表达最高，其余4个SlYTH基因的动态表达模式各有异同；在果实的发育和成熟过程中，SlYTH家族基因呈现出不同的动态表达模式，大多数SlYTH基因在果实发育时期表达量最高，果实成熟时期表达量较低。外源激素处理发现大多数SlYTH家族基因对其启动子上包含的激素响应。 （4）通过CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除番茄中的SlYTH1基因，获得纯合突变植株。表型分析发现敲除SlYTH1基因会影响种子萌发、延缓植株生长发育，使果实形状呈长扁形。 （5）激素含量测定发现，SlYTH1基因敲除株系的GA3含量低于野生型；定量PCR检测发现GAs合成途径的相关基因表达水平发生改变；外源GA3处理能部分回复SlYTH1基因敲除株系表型缺陷，结果表明SlYTH1基因可能影响GAs的生物合成，降低GA3的含量，从而延缓植株生长发育。此外，定量PCR检测结果表明，SlYTH1基因敲除株系的果实形状相关基因的表达水平发生改变，表明敲除SlYTH1基因会改变果实的形状。 （6）转录组测序分析表明，SlYTH1基因敲除植株和野生型植株之间存在大量的差异表达基因；通过GO和KEGG富集分析，发现差异表达基因大多富集在碳代谢等通路中，这说明SlYTH1可能在这些通路中发挥着重要作用。 本研究的主要结论如下：番茄中有9个SlYTH基因，可以分为YTHDF/DC亚家族，YTH结构域高度保守，蛋白结构高度相似，启动子上含有多种激素响应元件和非生物胁迫元件。SlYTH家族基因在番茄中的不同组织不同阶段具有不同的表达模式分析。SlYTH1基因可能会通过影响赤霉素合成途径，降低赤霉素含量，从而延缓植株的生长发育。此外，敲除番茄SlYTH1基因也会使果实形状改变。
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